Domů     Zajímavosti
Skrytý stav mezi kapalinou a pevnou látkou byl možná objeven
Martin Janda 27.8.2023

Na první pohled vypadá sklo jako jednoznačně pevná látka. Jenže pohled na vnitřní uspořádání jeho částic vnáší v tomto ohledu nemálo pochybností. Uvnitř totiž sklo vypadá spíše jako kapalina zamrzlá v čase.

Tzv. amorfní pevné látky, jako je právě sklo, se vzpírají jednoduchému vysvětlení. Nový výzkum naznačuje, že někde mezi kapalným a pevným stavem se nachází druh skupenství, o jehož existenci věda dosud neměla tušení..

V běžném životě se kolem nás vykytují tři základní stavy hmoty: pevný, kapalný a plynný. Každý z nich je definován vztahy mezi jejich částicemi a okolím. Když se jeden z nich změní v jiný, fyzici tuto proměnu označují jako stavový přechod.

Hmota je však o něco složitější než aby se vešla do tří skupenství. Například atomy se mohou zahřát natolik, až vytvoří plazmu. Mezi skupenství se počítají třeba i Kvark-gluonové plazma, Bose-Einsteinův kondenzát a některé další stavy.

Amorfní pevné látky jsou zvláštní směsi uspořádaných pevných látek a volně vázaných kapalin. Zatímco částice v pevných látkách mají tendenci vytvářet předvídatelná spojení se svými sousedy, jakmile se při vhodně nízkých teplotách uzamknou, amorfní pevné látky mají ve svém nitru neuspořádané uspořádání kapaliny.

Jak tato zdánlivě nahodilá spojení přecházejí z viskózních proudů proudících molekul do statické krajiny, není zdaleka tak zřejmé.

Pokud použijeme sklo jako nejznámější příklad, jeho složky kyslík a křemík při zahřátí tečou. Při pomalém ochlazování se tyto částice stihnou zformovat do uspořádané krystalické struktury, kterou známe jako křemen.

Pokud se ochladí rychle, částice si nějakým záhadným způsobem zachovají svou vnitřní strukturu neuspořádanou; to je bod, kdy se z něj stane amorfní pevná látka, a teplota, při které k tomu dojde, je teplota nástupu.

Podle vědců Dimitriose Fraggedakise, Muhammada Hasyima a Kranthiho Mandadapua z Kalifornské univerzity v Berkeley jsou na teplotní hranici přechlazených kapalin a pevných látek statické částice mají tendenci „škubat“ sebou na místě.

Fraggedakis, Hasyim a Mandadapu použili výpočty a simulace v kombinaci s výsledky dřívějších experimentů, aby zjistili, že tento přechod nemusí být tak čistý a vyznačuje se zvláštní aktivitou částic pohybujících se mezi normálním kapalným a přechlazeným stavem.

„Naše teorie předpovídá teplotu nástupu naměřenou v modelových systémech a vysvětluje, proč chování přechlazených kapalin kolem této teploty připomíná pevné látky, přestože jejich struktura je stejná jako struktura kapaliny,“ vysvětluje Mandadapu.

„Teplota nástupu pro dynamiku skelných látek je jako teplota tání, která ‚přetaví‘ přechlazenou kapalinu v kapalinu. To by mělo platit pro všechny přechlazené kapaliny nebo sklovité systémy.“.

Přestože celkový tok atomů v přechlazené kapalině je v podstatě nulový, částice jsou neklidné a neustále mění svou konfiguraci, i když jsou uvízlé na místě, což vede k pohybům, které se nazývají excitace.

Badatelé zjistili, že excitací vázané páry se při teplotě nástupu rozpojují, což způsobuje, že materiál ztrácí svou tuhost a chová se jako kapalina. „Naše práce spočívá v mikroskopickém pochopení toho, co odděluje přechlazenou kapalinu od vysokoteplotní kapaliny,“ říká Mandadapu.

„Ze základního vědeckého hlediska je fascinující zkoumat, proč tyto přechlazené kapaliny vykazují pozoruhodně odlišnou dynamiku než běžné kapaliny, které známe.“.

Související články
Desetitisíce sklenic uspořádaných v obřích lednicích. Konstantní teplota -18 °C. A uchované odrůdy pšenice až z roku 1917. Česká genová banka, jejíž provoz zajišťuje odborný tým CARC (Národní centrum zemědělského a potravinářského výzkumu), uchovává rostlinné dědictví české země pro výživovou bezpečnost i biodiverzitu a velikostí patří mezi 10 největších v Evropě.   Podle Organizace pro výživu a […]
A nejen po zdi… Gekoni se klidně procházejí po stropě nebo se přichytí na skle terária hlavou dolů, jako by na ně nepůsobila gravitace. Jejich superschopnosti se snaží napodobit technici při konstrukci robotů a dalších vynálezů.   Gekoni umí nejen přilnout ke svislým povrchům včetně zcela hladkých, jako jsou dlaždice a sklo, ale také se […]
Svět si nedávno prošel pandemií covidu, každoročně se objevují chřipkové epidemie a obavy vzbuzuje i ptačí chřipka. Kontrola šíření virů tak zůstává i nadále globální výzvou. Vědci z University of Pennsylvania se pokusili vyvinout antivirovou žvýkačku bránící přenosu viru chřipky či herpes simplex mezi lidmi. Vyrobená je z luštěniny! Předtím, než vypukla pandemie covidu, používal […]
Vědci zkoumali vegetaci na ostrově Barro Colorado v Panamě, aby potvrdili škodlivé účinky zásahu bleskem na stromy. Kupodivu zjistili, že jeden, konkrétně silovoň Dipteryx oleifera, k sobě blesky záměrně přitahuje, aby se zbavil svých konkurentů a zejména parazitické liány, aniž by sám byl poškozen! Ostrov Barro Colorado se nachází v uměle vytvořeném Gatunském jezeře uprostřed […]
Demence souvisí se ztrátou paměti, zmateností a kognitivními problémy. To se ví. Co když ale první varovné signály nepocházejí z mozku, ale z očí? Nedávná vědecká studie ukázala, že změny ve zrakovém vnímání mohou předpovědět demenci až 12 let před její oficiální diagnózou. Zjištění otevírají dveře novým možnostem včasné detekce a prevence neurodegenerativních onemocnění. Zrak […]
reklama
Nejčtenější články
za poslední
24 hodin    3 dny    týden
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
reklama
Copyright © RF-Hobby.cz
Provozovatel: RF HOBBY, s. r. o., Bohdalecká 6/1420, 101 00 Praha 10, IČO: 26155672, tel.: 420 281 090 611, e-mail: sekretariat@rf-hobby.cz